使用氩弧焊焊接技术焊接平角焊接通道时,焊接通道的金属表面出现长垂直条状裂纹,如图 1 所示。通常,此焊缝表面的长条形裂纹是属于热裂纹的晶体裂纹。此焊接裂纹的原因可以用图 2 解释,当左焊缝逐渐冷却时,焊缝和母焊将保留部分焊接热应力,因此 A 板将受到焊接通道收缩的影响,并稍微离开左侧的中心线。但是,当右焊完成时,焊接通道的凝固会收缩热应力,加上右焊的焊接热带产生左焊的体积膨胀,这种热应力现象会导致 A 板拉回右侧现象,并增加左焊道热开裂的发生。当左右焊缝开始逐渐冷却时,焊缝的体积收缩效应也会逐渐恶化热开裂的情况。当钢部件新焊接时也出现无开裂,但在逐渐冷却的过程中逐渐出现在焊接通道一侧的长条裂缝。
通常通过结晶裂纹进行比较简单容易发生在以不纯物较多的碳钢或低合金钢为母材的焊道中,结晶裂纹发展一般只产生在焊道表面,大多数呈纵向空间分布在焊缝信息中心可以在线,也有存在一些呈弧形结构分布在焊缝中心线之两侧,而且我们这些都是弧形裂纹与焊道波纹呈垂直行业分布,如图3所示。一般企业来说就是纵向分析裂纹较长、较深,而弧形裂纹较短、较浅。此外,弧坑裂纹也属于文化结晶裂纹,产生在焊道的收尾处弧坑中呈星状细胞分布。
从晶体裂纹的类型、分布和趋势可以看出,纵裂纹和弧裂纹具有一个共同的特征,即裂纹分布在初晶的晶界上,焊缝中心的纵裂纹位于两侧柱状晶的接合面上,焊缝中心两侧的弧裂纹位于平行的柱状晶界上。
因为当焊缝结晶时,结晶的部分会是纯净的,后面结晶的部分会含有更多的杂质和合金成分。随着柱状晶的不断生长,杂质和合金成分不断被推出焊道中心或平行生长的柱状晶的交界处。这种成分偏析会使这些接合处富含杂质或合金元素。当焊缝凝固收缩时,引起收缩拉应力,晶界间的共晶往往无法承受收缩应力,导致接头处形成晶体裂纹。
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